近年来中国船舶及海洋工程设计研究院依托在油船设计领域的多年积累的经验,创新开发了22 000吨超宽浅吃水双桨油船和5 600吨电力推进冰区油船等高端定制加油船。
(一)22 000吨超宽浅吃水双桨油船
22 000吨超宽浅吃水双桨油船(见图5-50)是我国独立创新的全球第一艘加油类船舶,可以实现成品油运输和加油的双重功能,具有完全自主的知识产权。该船由中国船舶及海洋工程设计研究院设计,船舶所有人为新加坡恒通石油公司,首批由大连中远海运重工有限公司建造,共建造2艘。该船于2013年开始详细设计,首制船于2015年1月交付。2017年,船舶所有人在马尾船厂新订造了同类型的升级船型,满足三类化学品船要求,已于2020年9月底交付。
图5-50 22 000吨超宽浅吃水双桨油船
该船总长155.0米,型宽36.0米,型深 12.5米,设计吃水5.8米,结构吃水6.8米,载重量(结构吃水)24 200吨,货舱舱容30 393立方米。该船入NK级。该型船是双机、双艉鳍、双导管桨、设艏/艉喷水推进器,适于运载闪点60摄氏度以下的散装重燃油、柴油等成品油,并满足新加坡港口对加油船的特殊要求。
由于东南亚的许多成品油输出港口均有吃水限制,浅吃水情况下一次性装载更多货油,可以大幅减少往返航行的时间和成本。国际上常规的双桨加油船载重量大多数在万吨以内,船舶所有人提出了限定尺度,成为22 000吨的高难度设计目标。该船型总体设计思路,就是以大幅度提高浅吃水载货性能为设计核心,打破常规、创新突破了主尺度比限制,并通过各种方法和途径来消除由此带来的不利影响,充分考虑特殊尺度下总体性能的优化。
该船研制的核心问题是在限定的船舶总长下,通过大幅增加船宽,满足浅吃水下大载重量的要求,攻克该船的水动力性能优化和结构设计难题,解决超常规尺度对总体性能带来的不利影响,并满足加油船超高的操纵性要求。创新点主要是:
(1)突破油船规范主尺度比要求(长宽比4.16,宽深比2.88),在国际上首次提出并实现了22 000吨超宽浅吃水双桨加油船船型的设计和建造,相同吃水下载重量较常规船型增加64%,单位运输成本降低35%。
(2)创新采用电力全回转喷水推进和柴油机轴桨推进相结合的混合推进形式,在艏、艉部各设置一台全回转喷水推进器,大幅度提高了船舶推进冗余度和使用安全性,配合双机、双导管桨以及双襟翼舵,达到了在4分钟内船舶从静止状态回转180度的高操纵性要求。
(3)创新解决超常规尺度比油船的结构设计难题,采用设置顶墩不设底墩的独特舱壁和支撑结构设计实现了结构设计轻量化。
(4)首次在该吨级油船上采用主机自由端直接驱动货油泵的方案,优化动力系统和货油系统的配置,实现了加油船和成品油运输船双重使用功能。
(5)突破了非常规船型两端轴系的高精度安装与校中、喷水推进器的安装与调试等建造关键技术。
该船总体上达到了国际先进水平,其中浅吃水载货量和操纵性能达到国际领先水平。并满足新加坡港口对加油船的特殊要求,获得了新加坡颁发的港内加油船证书,成为世界最大加油船。该船可连续为5艘30万吨油船加注燃料油,而普通加油船需要动用5艘船或5次进码头取油,加油效率和经济效益世界领先。该船也可用于成品油运输,可以自由进入仰光港以及东南亚所有浅吃水港口。6.8米浅吃水超过2.4万吨载重量,占据了新加坡到仰光航线的绝对优势,并以每天14 000美元租金创下了此类型船的全球租金记录,给船舶所有人以及租船人带来了巨大的经济效益,成为新加坡及东南亚地区的明星船型。
该船的研制成功体现了国内船型创新设计的水平与能力,引领了世界超宽浅吃水双桨油船的技术发展趋势。该船获得了2018年度中国造船工程学会科学技术奖一等奖、2020年度上海市科学技术奖三等奖。
(二)5 600吨电力推进冰区加油船
2017年初,瑞典STENA集团油船公司委托中国船舶及海洋工程设计研究院为其设计一艘5 600吨的燃油加注船,主要作为在波罗的海区域为其他船舶进行燃油加注之用。2018年初,在经过近一年的方案设计后,船舶所有人与太平洋海洋工程(珠海)有限公司签订建造合同,项目正式进入详细设计阶段。2018年11月23日正式开工,2020年11月正式交船,命名为“维戈恩”[3]号(见图5-51)。(www.xing528.com)
图5-51 5 600吨冰区电力推进加油船“维戈恩”号
该船总长99.75米,型宽18.5米,型深8.0米,设计吃水5.9米,最大载重量5 600吨,入级DNVGL。无限航区航行,具有直立式船首、单轴、单导管式可调桨、由两台推进电机驱动的电力推进,具有燃油加注和浮油回收功能,满足瑞典/芬兰冰级1B符号。该船主要用于在欧洲波罗的海区域为附近船舶加注燃油,因此对操纵性、环保性能、冰区航行及加注能力等都有很高的要求。这是国内首次自主设计此类船舶。
该船设计特点主要有:
(1)定制化船型创新设计。针对任务需求定向研发,依靠尺度优化并结合艏、艉侧推、可调导管桨、襟翼舵等专用装备,使该船具备卓越的航行和操纵能力,设计状态全速回转直径仅为2倍船长;针对低温航区的甲板管弄设计,完美保护重要系统;货舱结构创新型设计兼顾了高效洗舱和甲板工作便利性。
(2)性能平衡的线型。平衡快速性、操纵性和冰区航行性能的线型设计,通过线型优化设计替代水池试验,大幅降低冰区航行功率;线型兼顾航向稳定性和回转性能,为不同任务模式的复合工作提供高性能保障。
(3)优异的振动噪声性能。通过全船一体化减振降噪设计、评估、优化及施工把控,该船完全满足瑞典船旗国对振动噪声的高标准要求,80%以上住舱及公共处所噪声低于50分贝,舱室振动基本无感。
(4)独创性的冗余推进系统。独创性的适用于狭小空间的串列对接式电力推进系统,保证高传输效率的同时具备DNVGL船级社规范要求的冗余推进能力,紧急情况下可保证50%的推进功率输出。
(5)专业化的浮油回收系统。独特的浮油回收舱位置和舱内结构设计保证了浮油回收的便利性和高效性,模块化的浮油回收系统设计扩展了该船专业化的业务范围。
(6)高环保要求。最严格的环保理念,氮氧化物排放满足Tier-Ⅲ的最高标准,全船燃用含硫量低于0.1%的低硫柴油,且所有油舱均设有双壳保护,对环境的影响降至最低。
(7)全景驾驶室设计。360°全景落地窗式驾驶室设计配合全船监控系统可以保证船员在驾驶室掌握船上及船舶周围环境情况,保证复杂作业和进出港时的船舶安全性。
该船的成功交付为我国高端燃料加注船型研发积累了宝贵的设计经验,为今后该型船设计的进一步提升奠定了扎实的基础。
【注释】
[1]ASPHALT SPLENDOR。
[2]BLACK DUCK。
[3]VINGAREN。
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